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沉 积 矿 床 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 机械沉积矿床 胶体化学沉积矿床 蒸发沉积矿床 生物化学沉积矿床 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 概述 胶体化学沉积矿床形成条件 胶体化学沉积矿床类型及特征 胶体化学沉积矿床概述 概述 胶体溶液 一种颗粒直径介于1~100μm的分散体系， 其性质介于粗分散系（浊液，颗粒直径>100μm）与 离子分散系（真溶液，颗粒直径<1μm）之间 胶体特性 带电性 吸附性 胶体化学沉积矿床概述 自然界中常见的正负胶体 正胶体 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cr(OH)3 Ti(OH)3 Zr(OH)3 Ce(OH)4 Cd(OH)3 MgCO3 CaCO3 CaF2 负胶体 粘土胶体 腐殖质 SiO2 MnO2 SnO2 Sb2O3 V2 O5 As2S3 PbS及其它一些硫化物 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 概 述 搬运介质—地表径流 胶体的带电性对胶体长距离搬运不利 护胶剂 腐殖酸-胶体粒子被吸附在腐殖酸的大分 子链上或网状结构中 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 概 述 胶体的沉淀 来自陆地的胶体溶液与富含电解质的海水混合。 腐植酸遇到海水中的Ca2+离子，结合成不稳定腐 植酸钙沉淀 述 2Fe(腐植酸盐)+3Ca2++6C1-→ 3Ca(腐植酸盐)↓+2FeCl3 进一步水解： FeCl3+3H2O—Fe(OH)3↓+3HCI 铁、锰、铝等围绕石英等生成鲕状、豆状等胶状构造 矿石 海侵阶段早期 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 概 述 自然界中胶体吸附现象（表面积很大、表面能 较高）在成矿中具重要意义 铁胶体带正电荷，优先吸附溶液中呈阴离子 的As、Sb、P等；锰胶体带负电荷，优先吸附阳 离子Li、K、Ba、Ni、Co、Cu、W等。 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 概 述 胶体化学沉积矿床 地表岩石（或矿石）风 化形成难溶成矿物质呈胶体状态被流水搬运 到湖、海盆地中，通过胶体凝聚作用使成矿 物质沉淀富集形成的沉积矿床 胶体化学沉积矿床概述—地质特征 分布于大陆边缘浅海地带，分布与海岸线平行 含矿建造稳定 矿体呈层状、似层状或透镜状产出，产状稳定， 与围岩整合 矿物组成，铁、锰、铝的氧化物、碳酸盐、硅酸盐、 硫化物，空间上具有分带性 矿石具有鲕状、肾状、条带状、层状构造 多数矿床规模大，矿体产状稳定，矿石质量好 具较大工业意义，是铁、锰、铝的主要来源 胶体化学沉积矿床的形成条件 成矿物质来源 地貌条件 物理化学条件 胶体化学沉积矿床的形成条件 成矿物质来源 主要来自陆源物质。陆壳岩石在风化后期铁、锰、铝 等便被分解出来，形成高分散的胶体溶液 海底火山喷发提供铁、锰等 必要条件 大陆长期而稳定的风化剥蚀，温热而潮湿 的气候，准平原化的地貌等 河流搬运成矿物质能力巨大，亚马逊河，约含0.003 克/升铁，17.6万年可形成二十亿吨铁矿床 胶体化学沉积矿床的形成条件 地貌条件 沉积环境-海盆地，构造稳定、海岸线曲折海 湾浅海区。 内陆湖泊或富含有机质沼泽盆地,湖沼含过多 腐植酸和细菌 过量腐植酸破坏胶体稳定性→成矿物质沉淀 细菌和藻类等作用→成矿物质沉淀 矿床工业意义较小 胶体化学沉积矿床的形成条件 物理化学条件 98个港湾海水样、357个港湾泥样（波罗的海微咸水 和其沉积物、加里福尼亚海湾外潮坪和深水斜坡沉积物， 黑海静水盆地中水样） pH值为7~8±； Eh值 循环水为正值（最高0.5eV）； 盆地底部停滞水为负值，下限为-0.172eV； 沉积物孔隙水中既可正值，亦可为负值 胶体化学沉积矿床的形成条件 物理化学条件 海水面 pH : Eh 7.2~ :+ 0.0 8.5 5~ +0 砂和 粉砂 .5 质岩 氧化带(O2) 重要组分: O2 CO32-SO42弱还原带(CO2) Eh pH: : -0 6~ 粉砂 22.17 7.5 重要组分: HCO 3 SO4 PO4 Cl NO3 2 和泥 ~+ 质岩 0.05 强还原带(H2S) 泥质 pH 和钙 : 7. 重要组分: H2S E h : - 0 2~9 质岩 .172 黑色 ~-0.5 页岩 有机岩 海湾盆地物理化学条件变化示意图 胶体化学沉积矿床的类型及特征 沉积铁矿床 沉积锰矿床 沉积铝矿床 胶 体 化 学 沉 积 型 铁 矿 床 铁的克拉克值为4.2%，在氧、硅、铝之后居第四位 沉积铁矿床的物质来源 ①陆地的风化壳 ②海底火山作用 ③海底含铁物质的分解 铁质的搬运方式呈Fe (OH)3胶体溶液被地表水带出风 化壳，在适量腐植酸的保护下，或者Fe3+离子与腐植酸 结合形成稳定的腐植酸络合物，被河流搬运到汇水盆地 中 胶 体 化 学 沉 积 型 铁 矿 床 非洲的乍得湖 湖面积约24000 km2，平均水 深约3.5m，水 83%由南部沙里 河供给。在湖 南部与沙里河 三角洲连结地 带，在水深1~3 米的局部地区， 正在形成现代 鲕状褐铁矿岩 砂 鲕铁岩 粘土 泥 沙 泥和砂 里 泥和鲕铁岩 河 泥和粘土 在320年里， 沉积了面积 为2,700km2、 厚达40cm的 鲕状铁质岩。 鲕粒直径平 均0.25mm， 最大达 1.2mm，成 分蒙脱石、 针铁矿以及 少量高岭石、 石英、方解 石等 50km 乍得湖现代鲕状褐铁矿岩沉积示意图 胶 体 化 学 沉 积 型 铁 矿 床 海相沉积铁矿床矿物相带变化规律 ←------------------------pH Eh------------------------→ 氧化物矿物相带 pH 2-3 Eh >0.2 硅酸盐矿物相带 pH >7.0 Eh 0.2 ～-0.1 海平面 高价铁的氧化物 (赤铁矿、褐铁矿) 铁的硅酸盐 (鲕绿泥石 ) 碳酸盐矿物相带 pH >>7.0 Eh -0.3 ～ 0.0铁的碳酸盐 （菱铁矿） pH 9.0Eh -3 .0～ -0.5 硫化物矿物相带 粘 土 铁的硫化物(黄 岩 铁矿、白铁矿) 沉 积 细 － 粉 砂 质 沉 积 粗 － 细 碎 屑 岩 沉 积 胶 体 化 学 沉 积 型 铁 矿 床 海相沉积铁矿床主要特征 分布于地台区和长期遭受剥蚀的造山区 矿床产于海侵岩系的底部，含矿岩系主要为砂页岩系， 规模大，层位稳定，延长达几十至几百km 矿体呈层状赋存于含矿岩系中，厚几至几十米不等 矿石主要由赤铁矿组成，伴生鲕绿泥石、菱铁矿、石 英、方解石、黄铁矿等，矿石品位高、Ｓ、P杂质含 量低、质量好 矿石呈鲕状、肾状和块状构造 北方的“宣龙式”（Chch）;南方“宁乡式”（D） 黑色页岩 含砾砂岩 矿 上 砂 页 岩 黑色页岩夹薄层砂岩 上部石灰岩 含 黑色页岩 含矿层 矿 鲕状赤铁矿顶部菱铁矿 铁 矿 层 层 变质岩系 鲕状赤铁矿 砂岩夹页岩 下部石灰岩 砂页岩 石英岩夹页岩 肾状赤铁矿 矿 下 砂 页 岩 白色石英岩 页岩夹砂岩 下部石英岩 图 河北宣龙铁矿床地质剖面图 岩 页 钙质 色 黄 cm 5 5 贫矿 m 5 1 页岩 色 黄 cm 5 3 贫矿 岩 砂 带 条 夹 岩 页 色 5m . 绿 2 黄 铁矿 及贫 染 铁 有 面 层 沿 岩 砂 粗 20 30 40 50cm 0 10 图 我国南方宁乡式铁矿剖面图 海相沉积铁矿床的成矿机理 沉积铁矿床的化学沉积说 （1）地壳表层，Fe2+化合物容易形成硫酸盐或重碳酸盐的真溶 液被搬运， Fe3+很难溶解，大部分呈胶体溶液被搬运 （2）由于地表水中含大量游离氧，铁的各种溶解的盐类大多被 氧化、水解成Fe(OH)3胶体被地表水搬运 （3）一定数量的腐植酸可起到护胶作用，使胶体在水中作长距 离的搬运。腐植酸过量或过少可引起沉淀 （4）铁的胶体溶液被搬运至湖、海盆地中时，Fe3+胶体溶液 由于海水中电解质中和或湖水中腐植酸过量而沉淀 海相沉积铁矿床的成矿机理 鲕状构造成因 （1）动荡环境成鲕说 鲕粒粒径大小不一，为水体动荡分选的结果 鲕状铁矿内常有菱铁矿和鲕状赤铁矿的角砾碎片 常见复鲕构造 矿石中可见斜层理 （2）成岩作用成鲕说 鲕粒具明显多壳层构造，单层由赤铁矿、菱铁矿、绿泥石、玉髓等组 成 鲕粒是在成岩作用时，成矿物质进行剧烈再分配的结果 物质再分配的原因是淤泥和孔隙水物理化学性质的多阶段变化 胶 体 化 学 沉 积 型 铁 矿 床 湖沼相沉积铁矿床 地表水搬运的铁胶体在湖沼盆地边缘浅水地带沉积 常与煤系地层伴生 矿体呈透镜状、薄层状 规模较小 矿石常呈鲕状、结核状构造 矿石矿物主要为赤铁矿、 褐铁矿、菱铁矿 品位不稳定 杂质含量高 矿石质量差 工业意义不大 淮南C－P煤系地层中的菱铁矿矿床 辽宁抚顺地区第三纪煤系中的菱铁矿矿床 胶 体 化 学 沉 积 型 锰 矿 床 是世界上主要的锰资源 锰的化学性质与铁相似（锰矿石中常含铁） 锰的克拉克值远较铁低（为铁的1/50），内 生矿床的几率比铁小得多；表生条件下沉积锰 矿分布十分广泛 锰在海盆中的位置比铁距海岸更远些；锰比铁 沉积更晚些 化学沉积型锰矿床的矿物相分带 软锰矿-硬锰矿矿石相带 （Mn4＋）,含锰高，杂质少 水锰矿矿石相带 (Mn4＋ 、Mn2＋) 矿石质量较差 碳酸盐矿石相带 (Mn2＋)，含锰量低， 杂质含量高 沉积锰矿床的相变示意图 胶 体 化 学 沉 积 型 锰 矿 床 沉积型锰矿床的主要类型 1、湖相沉积型锰矿床 产于内陆湖盆地沉积岩系中（砂岩、砂页岩、粘土岩） 矿体呈透镜状、扁豆状，厚度变化大 矿石矿物主要是锰菱铁矿 矿床规模小，矿石平均品位低且变化大，工业意义不大 主要成矿时代 Z（Pt）、P、K、E、N 山西省石盒子组（P2s）中的锰矿床 胶 体 化 学 沉 积 型 锰 矿 床 海相沉积型锰矿床 （1）分布于浅海近岸地带的古陆边缘 （2）位于沉积间断之上的海进层序的底部或上部，具固定层位 瓦房子锰矿（Pt3）、湘潭锰矿（Z）、遵义锰矿（P2煤系地层） （3）矿体呈层状、似层状、透镜状、饼状，由单层或多层组成， 空间延伸很远 （4）矿石类型有原生氧化物矿石、原生碳酸盐矿石和次生氧化物 矿石。矿石矿物主要为硬锰矿、软锰矿、水锰矿、菱锰矿等 矿石具鲕状或块状构造 （5）规模大 品位高 锰资源的主要来源 瓦 房 子 锰 矿 地 层 柱 状 图 胶 体 化 学 沉 积 型 锰 矿 床 现代深海沉积的锰质结核矿床（1870年首次发现） （1）广泛分布于海洋底部的某些海区，以太平洋最有 工业意义 （2）大洋中约有锰结核1.7×1012t，其中含Mn 4×1011t， Ni 1.64×1010t，Cu 88×108t， Co 58×108t ， 以及Fe、Ba、Zn、Mo等20余种有用金属及10余种 稀有分散金属及放射性金属 每年约有1×108t的锰结核在继续堆积 世界洋底锰结核分布图 黑十字为岩芯取样位置，黑园点为挖泥船取样位置 胶 体 化 学 沉 积 型 锰 矿 床 （3）结核大小0.1-30cm不等，最大850kg；呈不规则球状 或饼状；棕-黑色， 土状多孔，比重2-3 （4）结核具凝胶状结构， 同心构造，核为火 山熔岩、碎屑及生 物残骸，外壳主要 为锰、铁矿物、有 机质、粘土矿物等 胶体化学 沉积型 铝土矿 矿床 • 在内动力地质作用中，Al2O3和SiO2易于结合成铝硅 酸盐矿物；在外动力地质作用下，则二者易分离， 形成铝的氧化物和氢氧化物 • 富含铝的氢氧化物的红土型风化壳受剥蚀时，铝的 氢氧化物便成为机械悬浮物或在腐植酸保护下呈胶 体状态被搬运至湖海盆地中 胶体化学 沉积型 铝土矿 矿床 • pH值为4.1~7，Eh较低以及有大量电解质存在的地 质环境中，呈氢氧化铝（水铝石、一水软铝石、一 水硬铝石）沉淀出来，形成沉积铝土矿 • 海滨地区为最有利的成矿环境（大量电解质 接近于7） pH 胶体化学 沉积型 铝土矿 矿床 沉积型铝土矿矿床的主要类型 （1）湖相沉积型铝土矿矿床 产于内陆湖盆地中 与陆相沉积的砂岩、页岩 互层，或产于煤系中 ， 延伸一般不稳定 矿石由三水铝石和一水铝石组成 矿床规模小，工业意义较差 胶体化学 沉积型 铝土矿 矿床 （2）海相沉积型铝土矿矿床 比沉积铁矿床更靠岸，产于海盆地边缘，滨海沼泽 相下部，下伏岩层常为灰岩 矿体呈厚层状、似层状、透镜状，规模大 矿石矿物主要为一水铝石，具鲕状、豆状、块状构 造 我国铝土矿主要形成于C、P，共分七层（A、B、C、 D、E、F、G层），以G层工业意义最大 山东淄博、山西太原地区、广西平果、贵州、河南 等地 胶体化学沉积矿床 主要内容 1、胶体化学沉积矿床的概念 2、胶体化学沉积矿床的成矿物质的搬运、沉淀 富集机制 3、胶体化学沉积矿床的矿床类型 4、胶体化学沉积矿床的基本特征 5、沉积型铁矿床、锰矿床的矿物相分带及其影 响因素